一種納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳酸鈣無(wú)機(jī)礦物的制備方法，尤其涉及一種具有層狀結(jié)構(gòu)的方解石碳酸鈣晶體的制備方法。此方法包括如下步驟：1)將碳酸鈉和氨基酸加入去離子水中，攪拌溶解；2)向該溶液中加入適量氨基酸，攪拌溶解，混合均勻；3)向該混合溶液中滴加水溶性鈣鹽并攪拌得到渾濁溶液；4)將渾濁溶液轉(zhuǎn)移至密封容器中，并置于恒溫烘箱中恒溫加熱陳化；5)將恒溫結(jié)束后的混合溶液進(jìn)行離心分離，洗滌，得到層狀結(jié)構(gòu)的方解石碳酸鈣晶體。本發(fā)明制備的層狀結(jié)構(gòu)球霞石型碳酸鈣與球狀結(jié)構(gòu)相比，比表面積較大，活性較高，適用于橡膠、塑料、造紙、油墨、建材以及涂料等行業(yè)；且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件容易控制，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于是一種關(guān)于合成特殊層狀結(jié)構(gòu)碳酸鈣的方法，具體涉及碳酸鈣無(wú)機(jī)礦物的制備方法，尤其涉及一種具有層狀結(jié)構(gòu)的方解石碳酸鈣晶體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣是一種典型的生物礦物材料和重要的工業(yè)原料。作為無(wú)機(jī)填充劑(又稱無(wú)機(jī)填料)，被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、建材、紙張、涂料、油漆、醫(yī)藥、化妝品、油墨等工業(yè)。作為一種常見(jiàn)的生物礦化材料，碳酸鈣分布普遍，廉價(jià)易得，且通過(guò)礦化過(guò)程，碳酸鈣往往以長(zhǎng)程有序、結(jié)構(gòu)優(yōu)異的形式存在。碳酸鈣有多種晶型，主要包括方解石、文石、球霞石三種晶型，其中方解石晶型最穩(wěn)定[Zhou, G.T.；Yu, J.C.；ffang, X.C.；Zhang, L.Z.New.J.Chem.2004，28，1027—1031.]。
[0003]在自然界中存在著許多天然生物礦化材料，如人的牙齒及骨骼，這些材料大多以有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合的形式存在，是基于碳酸鈣材質(zhì)的最重要且最具有研究?jī)r(jià)值的材料之一[Aizenberg, J.；Lambert, G.；ffeiner, S.；Addadi, L.J.Am.Chem.Soc.2002,124,32-39.] 0
[0004]到目前為止，人們提出了很多用于制備碳酸鈣微晶的方法，水溶性的添加劑被認(rèn)為是一種很有效的方式，如加入金屬離子、離子表面活性劑、高分子、生物大分子等[Liu，D.；Yates, Μ.Z.Langmuir 2006, 22，5566-5569.]，都被應(yīng)用于碳酸鈣復(fù)合物的制備。
[0005]盡管這些研究對(duì)于碳酸鈣復(fù)合材料的制備起到了極大的推動(dòng)作用，但是，利用氨基酸作為添加劑對(duì)碳酸鈣納米晶體的成核和生長(zhǎng)進(jìn)行控制的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。
[0006]層狀結(jié)構(gòu)的碳酸鈣晶體具有光滑的表面，且具有較高的白度和機(jī)械強(qiáng)度，可以很好地應(yīng)用作造紙、塑料、油墨、涂料等的添加劑。所以探索層狀碳酸鈣微納米晶體的控制合成具有重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問(wèn)題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作安全、成本低的層狀方解石碳酸晶體的制備方法。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種微米層狀方解石碳酸鈣晶體的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
[0009](I)將氯化鈣(CaCl2)溶于去離子水中，置于20?35°C環(huán)境下，攪拌5?15min得澄清透明的A液。
[0010](2)向澄清透明的A液中加入O?5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持20?35°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0011](3)將碳酸氫銨(NH4HCO3)直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于20?35°C環(huán)境下，電磁攪拌5?15min,得溶液C。
[0012](4)將溶液C裝入反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，50?180°C靜置I?12h。
[0013](5)將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持20?60°C，干燥4?24h。
[0014]以上各個(gè)物質(zhì)的質(zhì)量或者體積是以無(wú)水氯化鈣1.0?10.0g為基準(zhǔn)計(jì)算的，對(duì)于其他質(zhì)量的無(wú)水氯化鈣，以上各個(gè)物質(zhì)的質(zhì)量或者體積做一致地調(diào)整，這些是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或者操作的"
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用簡(jiǎn)單的水熱法得到層狀方解石碳酸鈣晶體的工藝:該方法工藝簡(jiǎn)單、操作安全、成本低、重復(fù)性好，適宜規(guī)?；a(chǎn)；所得層狀方解石碳酸韓晶體分散性好，尺寸分布均一。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為實(shí)施例1中層狀方解石碳酸鈣晶體的掃描電子顯微鏡照片；
[0017]圖2為實(shí)施例1中層狀方解石碳酸鈣晶體的XRD圖片(C:方解石)；
【具體實(shí)施方式】
:
[0018]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述"
[0019]實(shí)施例1
[0020]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0021]②向澄清透明的A液中加入2.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0022]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0023]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，80°C靜置3h。
[0024]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0025]實(shí)施例2
[0026]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0027]②向澄清透明的A液中加入Og L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0028]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0029]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，80°C靜置3h。
[0030]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0031]實(shí)施例3
[0032]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min得澄清透明的A液。
[0033]②向澄清透明的A液中加入0.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0034]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0035]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，80°C靜置3h。
[0036]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0037]實(shí)施例4
[0038]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0039]②向澄清透明的A液中加入1.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0040]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0041]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，80°C靜置3h。
[0042]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0043]實(shí)施例5
[0044]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0045]②向澄清透明的A液中加入5.0g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0046]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0047]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，80°C靜置3h。
[0048]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0049]實(shí)施例6
[0050]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0051]②向澄清透明的A液中加入2.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0052]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0053]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，40°C靜置3h。
[0054]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0055]實(shí)施例7
[0056]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0057]②向澄清透明的A液中加入2.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0058]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0059]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，120°C靜置3h。
[0060]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
[0061]實(shí)施例8
[0062]①稱取1.24g氯化鈣(CaCl2)，溶于50ml蒸餾水中，置于30°C環(huán)境下，攪拌1min
得澄清透明的A液。
[0063]②向澄清透明的A液中加入2.5g L-脯氨酸，繼續(xù)保持30°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。
[0064]③稱取8.0g碳酸氫銨(NH4HCO3)，直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于30°C環(huán)境下，電磁攪拌1min,得溶液C。
[0065]④將溶液C裝入25ml體積的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，160°C靜置3h。
[0066]⑤將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持40°C，干燥 1h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法，其特征是包括下列步驟: (1)將氯化鈣(CaCl2)溶于去離子水中，置于20?35°C環(huán)境下，攪拌5?15min得澄清透明的A液。 (2)向澄清透明的A液中加入O?5gL-脯氨酸，繼續(xù)保持20?35°C攪拌至溶解且混合均勻，得到透明溶液B。 (3)將碳酸氫銨(NH4HCO3)直接加入到攪拌著的透明溶液B當(dāng)中，置于20?35°C環(huán)境下，電磁攪拌5?15min,得溶液C。 (4)將溶液C裝入反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜置于烘箱當(dāng)中，50?180°C靜置I?12h。 (5)將反應(yīng)釜從烘箱當(dāng)中取出，冷卻至室溫后將反應(yīng)釜中的溶液C離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌I?3次，再用無(wú)水乙醇洗滌I?3次，得到白色沉淀保持20?60°C，干燥4?24h。2.按權(quán)利要求1所述納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法，其特征是:所述步驟(I)中氯化鈣水溶液的濃度為0.1?1.0moI/Lο3.按權(quán)利要求1所述納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法，其特征是:所述步驟(3)中碳酸氫銨的濃度為1.0?10.0moI/LO4.按權(quán)利要求1所述納米層狀結(jié)構(gòu)方解石碳酸鈣的制備方法，其特征是:所述步驟(4)中所用反應(yīng)釜的體積為25?100ml。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK105883876SQ201410457698
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月9日
【發(fā)明人】?jī)?chǔ)德清, 王澳軒, 孫洪明, 王立敏, 馬忠超
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)